本發(fā)明公開了一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，主要包括主流生物處理系統(tǒng)和側(cè)流污泥減量系統(tǒng)，主流生物處理系統(tǒng)包括缺氧池、曝氣池和沉淀池，曝氣池底部通過管道將消化液泵回缺氧池，沉淀池底部通過管道泵入側(cè)流污泥減量組件;側(cè)流減量系統(tǒng)包括饑餓微氧填料池和厭氧填料池，缺氧池、饑餓微氧填料池、厭氧填料池內(nèi)均設(shè)有旋轉(zhuǎn)單元，側(cè)流減量系統(tǒng)的出口返回連接主流生物系統(tǒng)前端的缺氧池。本發(fā)明通過側(cè)流減量系統(tǒng)交替微氧厭氧條件，增加污泥衰減速率和基質(zhì)釋放水解速率;其次，填充的懸浮填料，促進(jìn)減量功能菌的富集且強(qiáng)化了解偶聯(lián)代謝，從而增強(qiáng)了減量效率，實(shí)現(xiàn)高效減量，有利于推廣其實(shí)際工程應(yīng)用。

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，所述工藝主要包括主流生物處理系統(tǒng)和側(cè)流污泥減量系統(tǒng);

　　所述主流生物處理系統(tǒng)包括沿污泥流動方向依次連接缺氧池(1)、曝氣池(2)和沉淀池(3)，所述曝氣池(2)底部通過管道將消化液泵回缺氧池(1)，所述沉淀池(3)底部通過管道泵入側(cè)流污泥減量組件，

　　所述側(cè)流減量系統(tǒng)包括饑餓微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)，所述饑缺氧池(1)、餓微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)內(nèi)均設(shè)有用于使懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥攪動的旋轉(zhuǎn)單元(6)，側(cè)流減量系統(tǒng)的出口返回連接所述主流生物系統(tǒng)前端的缺氧池(1);

　　所述曝氣池(2)、饑餓微氧填料池(4)內(nèi)底部均設(shè)有曝氣管(21)并通過管道與外界的曝氣泵連接。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)單元(6)包括轉(zhuǎn)軸組件、攪拌組件，

　　所述轉(zhuǎn)軸組件包括上下兩端設(shè)置的端部轉(zhuǎn)軸節(jié)(61)、中部設(shè)置的中心轉(zhuǎn)軸節(jié)(62)，所述兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)(61)之間通過連接細(xì)桿(63)固定連接，所述中心轉(zhuǎn)軸節(jié)(62)內(nèi)部中空并套設(shè)在連接細(xì)桿(63)上，中心轉(zhuǎn)軸節(jié)(62)兩端各通過其端頭設(shè)置的傳動組件(64)分別與兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)傳動連接，

　　所述傳動組件(64)包括第一錐齒環(huán)(641)、第二錐齒環(huán)(642)、傳動錐齒輪(643)，所述第一錐齒環(huán)(641)、第二錐齒環(huán)(642)均設(shè)有兩組，兩個第一錐齒環(huán)(641)分別設(shè)置在中心轉(zhuǎn)軸節(jié)(62)兩端內(nèi)壁，兩個第二錐齒環(huán)(642)分別設(shè)置在兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)(61)端頭處，所述傳動錐齒輪(643)設(shè)有多個，且通過軸桿周向設(shè)置在第一錐齒環(huán)(641)、第二錐齒環(huán)(642)之間的中心轉(zhuǎn)軸節(jié)(62)內(nèi)壁上;

　　所述攪拌組件主要包括攪拌筒環(huán)(65)，所述攪拌筒環(huán)(65)設(shè)有三組，分別對應(yīng)設(shè)置在兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)(61)、中心轉(zhuǎn)軸節(jié)(62)上，且相鄰兩個攪拌筒環(huán)(65)之間通過承接環(huán)(66)滑動連接，攪拌筒環(huán)(65)內(nèi)壁通過若干固定桿與各個轉(zhuǎn)軸節(jié)連接，攪拌筒環(huán)(65)周向設(shè)有多個縱向攪拌槽(651)，所述縱向攪拌槽(651)內(nèi)設(shè)有攪拌葉(652)，所述攪拌葉(652)上下兩端中部分別與縱向攪拌槽(651)的頂面、底面連接。

　　3.如權(quán)利要求2所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，所述攪拌葉(652)上下兩端中部分別與縱向攪拌槽(651)的頂面、底面連接，且攪拌葉(652)與攪拌桶環(huán)(65)的切線方向呈一定夾角設(shè)置。

　　4.如權(quán)利要求1所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，所述主流生物處理系統(tǒng)適用于缺氧-好氧-沉淀工藝，厭氧-缺氧-好氧-沉淀工藝。

　　5.如權(quán)利要求1所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，所述側(cè)流減量系統(tǒng)是由饑餓微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)組成，其中裝有懸浮填料，工作時(shí)，微氧填料池(4)溶解氧為0.5-1.8mg/L，缺氧池(1)、微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)內(nèi)旋轉(zhuǎn)單元轉(zhuǎn)速為50-150rpm/min。

　　6.如權(quán)利要求4所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，所述懸浮填料為SPR-1填料、聚氨酯填料或鮑爾環(huán)填料，其填充率為5-50%。

　　7.如權(quán)利要求1所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，所述側(cè)流減量系統(tǒng)的饑餓微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)的HRT為1.5-5.0h。

　　8.如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，包括以下步驟：

　　1)將待處理污水依次送入主流生物處理系統(tǒng)的缺氧池(1)和曝氣池(2)中處理，曝氣池(2)的泥水混合液一部分回流至缺氧池(1)，一部分在沉淀池(3)固液分離后，底部沉淀的污泥回流至側(cè)流減量系統(tǒng);

　　2)污泥進(jìn)入側(cè)流減量系統(tǒng)后，依次送入微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)，后回流至缺氧池(1)。

　　9.如權(quán)利要求8所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，所述步驟1)中在曝氣池(2)污泥混合液回流至缺氧池(1)的含量占比為150-300%。

　　10.如權(quán)利要求8所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，其特征在于，所述步驟2)中從在沉淀池(3)底部排出的污泥送入側(cè)流減量系統(tǒng)的含量占比為50-150%。

　　說明書

　　交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)與水資源合理利用技術(shù)領(lǐng)域，適用于污水處理廠的污泥原位減量，具體是涉及一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝。

　　背景技術(shù)

　　隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，城市污水和工業(yè)廢水排放量和處理量日益增大，排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，相應(yīng)的污水處理廠的污泥產(chǎn)生量也急劇上升。目前，我國每年干污泥產(chǎn)量約為934萬噸，而且還以10%的速度逐年增長。

　　剩余污泥含水率高、體積大，且其中含有大量有害化學(xué)物質(zhì)、寄生蟲及重金屬等，處理不當(dāng)會威脅生態(tài)環(huán)境和人群健康。傳統(tǒng)的污泥處理處置方法通常采用先濃縮、脫水減容，再焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥和土地利用等進(jìn)行末端處置。然而，其過程復(fù)雜，占地面積要求高，存在二次污染;此外，污泥處理處置費(fèi)用通常占污水處理廠總運(yùn)行費(fèi)用的25-50%，已成為污水運(yùn)營單位沉重的財(cái)政負(fù)擔(dān)。

　　在污水處理過程中實(shí)現(xiàn)污泥原位減量是解決剩余污泥問題的重要途徑之一。污泥原位減量技術(shù)主要包括物理化學(xué)和生物過程減量技術(shù)兩大類。但是物化法具有能耗和成本偏高的問題，且化學(xué)藥劑投加尚需解決毒性副產(chǎn)物的產(chǎn)生、微生物活性抑制等問題。生物原位減量技術(shù)中的側(cè)流減量工藝具有運(yùn)行成本低、運(yùn)行管理方便的優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。但其需要在傳統(tǒng)的主流生物處理系統(tǒng)旁路增設(shè)HRT較長(如8h)的側(cè)流污泥減量反應(yīng)器(SSR)，這也限制了其在污水處理廠中的實(shí)際應(yīng)用，而在較低的側(cè)流HRT條件下，污泥衰減/裂解和顆粒性有機(jī)物水解速率的降低以及解偶聯(lián)代謝效率處于較低水平，限制了減量率的提高;因此，如果能解決以上兩個難題，在降低SSR體積的同時(shí)控制能耗，則能實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)，推動污泥原位減量技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對傳統(tǒng)厭氧SSR工藝厭氧側(cè)流池HRT過長，其污泥衰減裂解/水解速率較低，解偶聯(lián)代謝效率低下而限制實(shí)際應(yīng)用的問題，本發(fā)明提供了一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝，所述工藝主要包括主流生物處理系統(tǒng)和側(cè)流污泥減量系統(tǒng);

　　所述主流生物處理系統(tǒng)包括沿污泥流動方向依次連接缺氧池、曝氣池和沉淀池，所述曝氣池底部通過管道將消化液泵回缺氧池，所述沉淀池底部通過管道泵入側(cè)流污泥減量組件，

　　所述側(cè)流減量系統(tǒng)包括饑餓微氧填料池和厭氧填料池，所述缺氧池、饑餓微氧填料池和厭氧填料池內(nèi)均設(shè)有用于使懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥攪動的旋轉(zhuǎn)單元，側(cè)流減量系統(tǒng)的出口返回連接所述主流生物系統(tǒng)前端的缺氧池;

　　所述曝氣池、饑餓微氧填料池內(nèi)底部均設(shè)有曝氣管并通過管道與外界的曝氣泵連接。

　　本發(fā)明為饑餓微氧/厭氧耦合填料強(qiáng)化側(cè)流污泥原位減量化工藝，在微氧條件下，水解功能菌富集，且厭氧水解微生物經(jīng)側(cè)流減量池內(nèi)的懸浮填料掛膜馴化培養(yǎng)，進(jìn)行污泥減量化處理的工藝啟動與運(yùn)行，本發(fā)明可提升污泥原位減量工藝的減量效率，縮短側(cè)流減量單元的反應(yīng)時(shí)間，推廣側(cè)流原位減量工藝的實(shí)際應(yīng)用。

　　進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)單元包括轉(zhuǎn)軸組件、攪拌組件，

　　所述轉(zhuǎn)軸組件包括上下兩端設(shè)置的端部轉(zhuǎn)軸節(jié)、中部設(shè)置的中心轉(zhuǎn)軸節(jié)，所述兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)之間通過連接細(xì)桿固定連接，所述中心轉(zhuǎn)軸節(jié)內(nèi)部中空并套設(shè)在連接細(xì)桿上，中心轉(zhuǎn)軸節(jié)兩端各通過其端頭設(shè)置的傳動組件分別與兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)傳動連接，

　　所述傳動組件包括第一錐齒環(huán)、第二錐齒環(huán)、傳動錐齒輪，所述第一錐齒環(huán)、第二錐齒環(huán)均設(shè)有兩組，兩個第一錐齒環(huán)分別設(shè)置在中心轉(zhuǎn)軸節(jié)兩端內(nèi)壁，兩個第二錐齒環(huán)分別設(shè)置在兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)端頭處，所述傳動錐齒輪設(shè)有多個，且通過軸桿周向設(shè)置在第一錐齒環(huán)、第二錐齒環(huán)之間的中心轉(zhuǎn)軸節(jié)內(nèi)壁上;

　　所述攪拌組件主要包括攪拌筒環(huán)，所述攪拌筒環(huán)設(shè)有三組，分別對應(yīng)設(shè)置在兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)、中心轉(zhuǎn)軸節(jié)上，且相鄰兩個攪拌筒環(huán)之間通過承接環(huán)滑動連接，攪拌筒環(huán)內(nèi)壁通過若干固定桿與各個轉(zhuǎn)軸節(jié)連接，攪拌筒環(huán)周向設(shè)有多個縱向攪拌槽，所述縱向攪拌槽內(nèi)設(shè)有攪拌葉，所述攪拌葉上下兩端中部分別與縱向攪拌槽的頂面、底面連接。

　　通過旋轉(zhuǎn)單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用轉(zhuǎn)軸組件的上下兩端設(shè)置的端部轉(zhuǎn)軸節(jié)、中部設(shè)置的中心轉(zhuǎn)軸節(jié)以及傳動組件的配合，使其具有在端部轉(zhuǎn)軸節(jié)驅(qū)動轉(zhuǎn)動時(shí)，中部轉(zhuǎn)軸節(jié)可以進(jìn)行差速反向轉(zhuǎn)動，同時(shí)配合各個轉(zhuǎn)軸節(jié)處設(shè)有的攪拌筒環(huán)進(jìn)行相應(yīng)方向的攪拌葉攪拌轉(zhuǎn)動，從而增強(qiáng)對懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥的攪動效果，提高工藝方法處理效果。

　　更進(jìn)一步地，所述攪拌葉上下兩端中部分別與縱向攪拌槽通過轉(zhuǎn)軸連接，且上端轉(zhuǎn)軸貫穿縱向攪拌槽頂面并與其上設(shè)有的調(diào)節(jié)齒輪連接，所述各個調(diào)節(jié)齒輪內(nèi)圓周設(shè)有調(diào)節(jié)齒環(huán)與其嚙合傳動，所述調(diào)節(jié)齒環(huán)與攪拌筒環(huán)內(nèi)壁滑動連接，調(diào)節(jié)齒環(huán)上設(shè)有用于撥動其轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)撥桿，所述調(diào)節(jié)撥桿上端設(shè)有U型卡接頭，所述卡接頭的中部與調(diào)節(jié)撥桿通過彈簧桿連接，所述攪拌筒環(huán)與U型卡接頭位置對應(yīng)處的內(nèi)壁周向設(shè)有多個用于U型卡接頭卡接止動的卡孔。通過上述攪拌葉相關(guān)的組件設(shè)置，可以使攪拌葉根據(jù)設(shè)置在不同轉(zhuǎn)軸節(jié)的轉(zhuǎn)向進(jìn)行攪拌葉方向以及角度的調(diào)節(jié)，同時(shí)，通過調(diào)節(jié)齒輪等調(diào)節(jié)組件設(shè)置，操作簡便，可以快速調(diào)節(jié)攪拌葉的不同的角度。

　　進(jìn)一步地，所述主流生物處理系統(tǒng)適用于缺氧-好氧-沉淀工藝，厭氧-缺氧-好氧-沉淀工藝，但不限于這兩種，其適用于如今廣泛應(yīng)用于污水處理廠的污水處理工藝。

　　進(jìn)一步地，所述側(cè)流減量系統(tǒng)是由饑餓微氧填料池和厭氧填料池組成，其中裝有懸浮填料，工作時(shí)，微氧填料池溶解氧為0.5-1.8mg/L，缺氧池、微氧填料池和厭氧填料池內(nèi)旋轉(zhuǎn)單元轉(zhuǎn)速為50-150rpm/min。

　　更進(jìn)一步地，所述懸浮填料為SPR-1填料、聚氨酯填料或鮑爾環(huán)填料，其填充率為5-50%。

　　進(jìn)一步地，所述側(cè)流減量系統(tǒng)的饑餓微氧填料池和厭氧填料池的HRT為1.5-5.0h。

　　進(jìn)一步地，包括以下步驟：

　　1)將待處理污水依次送入主流生物處理系統(tǒng)的缺氧池和曝氣池中處理，曝氣池的泥水混合液一部分回流至缺氧池，一部分在沉淀池固液分離后，底部沉淀的污泥回流至側(cè)流減量系統(tǒng);

　　2)污泥進(jìn)入側(cè)流減量系統(tǒng)后，依次送入微氧填料池和厭氧填料池，后回流至缺氧池。

　　更進(jìn)一步地，所述步驟1)中從曝氣池污泥混合液回流至缺氧池的含量占比為150-300%。

　　更進(jìn)一步地，所述步驟2)中從在沉淀池底部排出的污泥送入側(cè)流減量系統(tǒng)的含量占比為50-150%。

　　本發(fā)明的工作原理為：在饑餓的微氧條件下，部分溶解氧進(jìn)入?yún)捬鯒l件可同時(shí)刺激厭氧和好氧的生物活性，增加污泥衰減速率和基質(zhì)釋放水解速率，有利于水解慢生菌的生長，在進(jìn)入?yún)捬鮽?cè)流環(huán)境中，污泥進(jìn)一步發(fā)生衰減溶胞，有利于降低污泥產(chǎn)率;此外，填料上形成嚴(yán)格的厭氧環(huán)境促進(jìn)細(xì)胞膜的破壞及其膜結(jié)合蛋白的變性，驅(qū)使質(zhì)子梯度的降低，從而降低其電子傳遞能力，終降低ATP濃度，強(qiáng)化解偶聯(lián)代謝，通過以上實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化污泥原位減量化。

　　本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)單元的工作方法為：在驅(qū)動電機(jī)等驅(qū)動件的驅(qū)動作用下，使上端的端部轉(zhuǎn)軸節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，通過上端的端部轉(zhuǎn)軸節(jié)與下端的端部轉(zhuǎn)軸節(jié)之間的連接細(xì)桿作用下，兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)進(jìn)行同向轉(zhuǎn)動，同時(shí)，兩個端部轉(zhuǎn)軸節(jié)通過傳動組件的作用使套載在其上面的中心轉(zhuǎn)軸節(jié)進(jìn)行差速的方向轉(zhuǎn)動，繼而分別通過端部轉(zhuǎn)軸節(jié)上設(shè)置的攪拌筒環(huán)正向轉(zhuǎn)動攪動、中心轉(zhuǎn)軸節(jié)上設(shè)置的攪拌筒環(huán)反向轉(zhuǎn)動攪動下對懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥進(jìn)行高效攪動;

　　轉(zhuǎn)動組件的工作方法為：通過端部轉(zhuǎn)軸節(jié)的轉(zhuǎn)動驅(qū)動第二錐齒環(huán)轉(zhuǎn)動，通過各個傳動錐齒輪的傳動作用使第一錐齒環(huán)反向轉(zhuǎn)動，繼而實(shí)現(xiàn)中心轉(zhuǎn)軸節(jié)與端部轉(zhuǎn)軸節(jié)的差速反向轉(zhuǎn)動;

　　攪拌筒環(huán)的工作方法為：向外側(cè)拉動U型卡接頭并通過撥動調(diào)節(jié)撥桿使其帶動調(diào)節(jié)齒環(huán)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，繼而使各個調(diào)節(jié)齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)齒輪通過轉(zhuǎn)軸帶動攪拌葉轉(zhuǎn)動進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后松開U型卡接頭，使其通過彈簧桿的作用復(fù)位并使其兩端頭處卡接在該處的卡孔。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　(1)本發(fā)明通過交替饑餓微氧/厭氧導(dǎo)致二次基質(zhì)的交替釋放利用，強(qiáng)化污泥衰減裂解以及顆粒性有機(jī)物的水解速率，從而增強(qiáng)了減量效率。

　　(2)本發(fā)明通過側(cè)流減量系統(tǒng)填充的懸浮填料，促進(jìn)減量功能菌的富集且強(qiáng)化了解偶聯(lián)代謝，從而增強(qiáng)了減量效率，減少側(cè)流反應(yīng)器的體積，實(shí)現(xiàn)高效減量，推廣其實(shí)際工程應(yīng)用。

　　(3)本發(fā)明工藝在不改變主流工藝，僅增設(shè)一個微氧/厭氧耦合填料側(cè)流池，且懸浮填料成本低，相比減少的污泥所需的污泥處理與處置費(fèi)用，大大降低污泥處置成本和二次污染。

　　(4)本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行維護(hù)方便，通過旋轉(zhuǎn)單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用轉(zhuǎn)軸組件的上下兩端設(shè)置的端部轉(zhuǎn)軸節(jié)、中部設(shè)置的中心轉(zhuǎn)軸節(jié)以及傳動組件的配合，使其端部轉(zhuǎn)軸節(jié)、中部轉(zhuǎn)軸節(jié)進(jìn)行差速反向轉(zhuǎn)動，從而增強(qiáng)對懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥的攪動效果，增強(qiáng)微氧/厭氧耦合填料側(cè)流池的使用效果，進(jìn)而提高側(cè)流原位減量強(qiáng)化工藝的處理效果。